(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、回転軸と、前記ハウジング内に設置されて前記回転軸を支持し同回転軸の軸心回りに回転自在に支持する静圧気体軸受と、前記回転軸を回転駆動するモータとを備えた静圧気体軸受スピンドルにおいて、
前記ハウジングのハウジング本体の表面と、このハウジング本体の表面に重ねられる閉塞部材との間に冷却液が循環する流路を形成し、前記閉塞部材とハウジング本体の重なり面における軸方向両側または前記重なり面における径方向両側にそれぞれ介在して前記流路を外部から密封するシール部材を、前記流路に対して内外に並ぶ２重構造にして設け、これら２つのシール部材を互いに材質の異なるものとし、
前記２つのシール部材のうち、前記流路に対し内側に設けられるシール部材は、冷却液に侵されない材質から成り、前記流路に対し外側に設けられるシール部材は、ニトリルゴムよりもアウトガスの発生が少ない材質から成ることを特徴とする静圧気体軸受スピンドル。
【請求項２】
請求項１において、前記２つのシール部材は、それぞれ環状の弾性体から成る静圧気体軸受スピンドル。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記流路に対し内側に設けられるシール部材は、ニトリルゴムから成り、前記流路に対し外側に設けられるシール部材は、フッ素ゴムから成る静圧気体軸受スピンドル。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ハウジング本体の表面に形成された溝と、この溝の開口を塞ぐ前記閉塞部材とで、前記流路を形成した静圧気体軸受スピンドル。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記閉塞部材の内面に溝を形成し、この閉塞部材の内面をハウジング本体の表面に重ねて前記溝の開口を塞ぐことで、前記流路を形成した静圧気体軸受スピンドル。
【請求項６】
請求項４において、前記溝の底部に複数の孔を形成した静圧気体軸受スピンドル。
【請求項７】
請求項６において、前記孔に雌ねじ加工を施した静圧気体軸受スピンドル。
【請求項８】
請求項６または請求項７において、前記溝に設けた孔に、前記ハウジングよりも熱伝導率の高い材質からなる部材を埋め込んだ静圧気体軸受スピンドル。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８のいずれか１項において、前記溝に、複数の細溝をさらに形成した静圧気体軸受スピンドル。
【請求項１０】
請求項５ないし請求項９のいずれか１項において、前記溝は複数の円周溝から成り、各円周溝を連通路で接続した静圧気体軸受スピンドル。
【請求項１１】
請求項５ないし請求項９のいずれか１項において、前記溝は螺旋溝から成る静圧気体軸受スピンドル。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記静圧気体軸受は、ラジアル軸受とスラスト軸受とを有し、前記ラジアル軸受が設置されるハウジング本体および閉塞部材のいずれか一方は、これらハウジング本体および閉塞部材により形成される流路の下部から冷却液を供給する冷却液供給通路を有し、且つ、前記流路の上部から流路内の冷却液を排出する冷却液排出通路を有する静圧気体軸受スピンドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、磁気ディスクや光ディスク等の製造工程、検査工程等に使用される高精度な静圧気体軸受スピンドルに関する。
【背景技術】
【０００２】
静圧気体軸受スピンドルは、回転軸を静圧気体軸受により非接触で支持するため、回転精度が高く、精密加工機や精密検査装置のワークスピンドルまたは工具スピンドル等に使用される。このようなスピンドルでは、外乱の侵入を防ぎ制御性を高めるために、ベルト等を使用せず回転軸にモータのロータを直接取付けて駆動する場合が多い。
特に、磁気ディスクや光ディスク等の製造工程、検査工程等のような用途では、ディスクの記録密度を向上させるため、データ信号を高密度に書き込む必要があり、ディスクと記録ユニットまたは再生ヘッド等との高い位置決め精度や、スピンドルの高い回転精度が要求される。そして電子ビームを利用した記録装置では、書き込み用の電子線が空気分子により曲げられるのを防止するために、ディスク原盤を高真空中に設置する場合もある。
【０００３】
このような用途に使用される静圧気体軸受スピンドルは、モータロータに永久磁石を使用した同期型ＡＣサーボモータとロータリーエンコーダを回転軸に直接取り付けてフィードバック制御を行うことが多い。従来、静圧気体軸受スピンドルに使用されるＡＣサーボモータとして、コア付きサーボモータと、コアレスサーボモータを利用した構造例が示されている（特許文献１）。また、主な熱の発生源である駆動モータの冷却についてその構造例が示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０８４２７９号公報
【特許文献２】特開平８−２５１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記静圧気体軸受スピンドルが使用されるディスク原盤製造装置においては、スピンドルの回転軸上端に取り付けた回転テーブル上にディスク原盤を搭載する。この原盤を回転させた状態で、原盤表面に塗布されたレジストに、収束された電子ビームまたは集光されたレーザービームを照射しつつ、記録ユニットまたは再生ヘッドを回転テーブルの主面に平行に相対移動させ、記録情報を露光または描画している。
【０００６】
本装置においては、スピンドルの駆動モータやスピンドル軸受部等で発生した熱が、回転軸を通じてディスク原盤に伝わると、前記レジストの反応速度の不安定や反応むらの原因となる。また、熱によって回転軸が熱膨張すると、ビーム照射部と原盤表面との相対的な位置変化を発生し、高精度な情報の記録が阻害される。このため、本装置に使用されるスピンドルには、高い回転精度に加えて、発生した熱を効率的に冷却する機構が求められている。
【０００７】
この発明の目的は、スピンドルの駆動モータやスピンドル軸受部等から発生した熱を効率よく冷却し、外部の真空環境に対しアウトガス等の発生を抑えて前記真空環境を所望の清浄度に保つと共に、シール部材の劣化を防止することができる冷却構造を備えた静圧気体軸受スピンドルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の静圧気体軸受スピンドルは、ハウジングと、回転軸と、前記ハウジング内に設置されて前記回転軸を支持し同回転軸の軸心回りに回転自在に支持する静圧気体軸受と、前記回転軸を回転駆動するモータとを備えた静圧気体軸受スピンドルにおいて、前記ハウジングのハウジング本体の表面と、このハウジング本体の表面に重ねられる閉塞部材との間に冷却液が循環する流路を形成し、前記閉塞部材とハウジング本体の重なり面における軸方向両側または前記重なり面における径方向両側にそれぞれ介在して前記流路を外部から密封するシール部材を、前記流路に対して内外に並ぶ２重構造にして設け、これら２つのシール部材を互いに材質の異なるものとした。
前記２つのシール部材は、それぞれ環状の弾性体から成るものであっても良い。
前記２つのシール部材のうち、前記流路に対し内側に設けられるシール部材は、冷却液に侵されない材質から成り、前記流路に対し外側に設けられるシール部材は、ニトリルゴムよりもアウトガスの発生が少ない材質から成る。この場合に、前記内側に設けられるシール部材は、ニトリルゴムから成り、前記外側に設けられるシール部材は、フッ素ゴムから成るものであっても良い。
【０００９】
この構成によると、ハウジング本体の表面と閉塞部材との間に形成される流路に、冷却液が供給され、モータや静圧気体軸受で発生した熱を冷却する。閉塞部材とハウジング本体との重なり面に介在するシール部材は、前記流路を、例えば高真空に保たれた外部から隔てる。このシール部材を、前記流路に対して内外に並ぶ２重構造にして設け、これら２つのシール部材を互いに材質の異なるものとした。このため、流路に対し内部側（冷却液側）のシール部材は、冷却液に侵されない材質からなるシール部材を適用し、高真空側のシール部材を、アウトガスの発生が少ない材質からなるシール部材を適用し得る。
シール部材の材質がニトリルゴムの場合、アウトガスの発生が多く、高真空に悪影響を及ぼしてしまうため、フッ素ゴム等のアウトガスの発生が少ない材質を使用するのが望ましい。しかし、冷却用の冷却液に、フッ素化された液体、例えば、ガルデンやフロリナートを使用する場合は、フッ素ゴムが侵されてしまう場合がある。
【００１０】
そこで、この発明ではシール部材を前記流路に対して内外に並ぶ２重構造にして設け、例えば、高真空側のシール部材としてフッ素ゴム、冷却液側のシール部材としてニトリルゴムからなるシール部材を適用する。これにより、外部の高真空環境、冷却液側双方への悪影響を防止しつつ確実なシールを実現することができる。したがって、モータや静圧気体軸受で発生した熱は、流路を循環する冷却液によって冷却され、回転軸への熱伝導を抑制することができる。ディスク原盤製造装置にこの静圧気体軸受スピンドルを使用する場合、熱が回転軸を介してディスク原盤に伝わらないようにし得るため、レジストの反応速度の不安定化や反応むらを未然に防止することが可能となる。熱による回転軸の熱膨張を抑え、ビーム照射部と原盤表面との相対的な位置決め精度を高精度に維持することができるため、ディスク原盤に情報を高精度に記録することができる。
【００１１】
前記ハウジング本体の表面に形成された溝と、この溝の開口を塞ぐ前記閉塞部材とで、前記流路を形成しても良い。この場合、溝を例えば旋削等により容易に加工することができる。
前記閉塞部材の内面に溝を形成し、この閉塞部材の内面をハウジング本体の表面に重ねて前記溝の開口を塞ぐことで、前記流路を形成しても良い。この場合、閉塞部材のみを変更することで、流路を容易に設計変形し得る。
【００１２】
前記ハウジング本体の表面に形成された溝と、この溝の開口を塞ぐ前記閉塞部材とで、前記流路を形成する場合に、前記溝の底部に複数の孔を形成しても良い。この場合、各孔が静圧気体軸受近傍に達するため、冷却液が循環する流路以外の管路を避けながら、またハウジング本体の強度を損なうことなく、冷却液を複数の孔を通して静圧気体軸受近傍に導き、冷却効率を高めることができる。
【００１３】
前記孔に雌ねじ加工を施しても良い。この場合、冷却液を孔の雌ねじ部まで導くことができる。このため冷却液との接触面積が増し、冷却効率をより高めることができる。
前記溝に設けた孔に、前記ハウジングよりも熱伝導率の高い材質からなる部材を埋め込んでも良い。熱伝導率が「高い」とは、熱伝導率が「大きい」または熱伝導率が「良い」とも言う。なお、ハウジングとの比較によらず、単に、熱伝導率の高い材質であっても良い。この明細書において、熱伝導率の高い材質とは、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質を言う。熱伝導率の高い材質として、例えば、銅等を適用する。このような部材を孔に埋め込むことで、冷却効率を高めながら、冷却液が孔に溜まるいわゆる冷却液溜まりを無くすように改善できると共に、ハウジング本体の強度の補強も兼ねることができる。冷却液溜まりを無くすことで、冷却液を流路に沿って円滑に循環させることができる。
【００１４】
前記溝に、複数の細溝をさらに形成しても良い。これら細溝により冷却液との接触面積が増し、冷却効率を高めることができる。
前記溝は複数の円周溝から成り、各円周溝を連通路で接続したものであっても良い。複数段ある円周溝を、各段交互に円周方向に例えば、１８０度または１８０度に近い角度でずらして設けた連通路により連通する。これにより供給された冷却液が各段毎に円周方向に沿って進み、各円周溝の全周に行き渡り易くなる。したがって、冷却効率を高めることができる。
前記溝は螺旋溝から成るものであっても良い。
【００１５】
前記静圧気体軸受は、ラジアル軸受とスラスト軸受とを有し、前記ラジアル軸受が設置されるハウジング本体および閉塞部材のいずれか一方は、これらハウジング本体および閉塞部材により形成される流路の下部から冷却液を供給する冷却液供給通路を有し、且つ、前記流路の上部から流路内の冷却液を排出する冷却液排出通路を有するものであっても良い。この場合、冷却液を所定圧力で流路の下部にある冷却液供給通路から供給することで、冷却液が重力の作用で流路に沿ってむらなく万遍なく行き渡るようになる。したがって、冷却効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の静圧気体軸受スピンドルは、ハウジングと、回転軸と、前記ハウジング内に設置されて前記回転軸を支持し同回転軸の軸心回りに回転自在に支持する静圧気体軸受と、前記回転軸を回転駆動するモータとを備えた静圧気体軸受スピンドルにおいて、前記ハウジングのハウジング本体の表面と、このハウジング本体の表面に重ねられる閉塞部材との間に冷却液が循環する流路を形成し、前記閉塞部材とハウジング本体の重なり面における軸方向両側または前記重なり面における径方向両側にそれぞれ介在して前記流路を外部から密封するシール部材を、前記流路に対して内外に並ぶ２重構造にして設け、これら２つのシール部材を互いに材質の異なるものとし、前記２つのシール部材のうち、前記流路に対し内側に設けられるシール部材は、冷却液に侵されない材質から成り、前記流路に対し外側に設けられるシール部材は、ニトリルゴムよりもアウトガスの発生が少ない材質から成るため、スピンドルの駆動モータやスピンドル軸受部等から発生した熱を効率よく冷却し、外部の真空環境に対しアウトガス等の発生を抑えて前記真空環境を所望の清浄度に保つと共に、シール部材の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る静圧気体軸受スピンドルの断面図である。
【図２】真空チャンバを設けた同静圧気体軸受スピンドルを別の切断面で切断して見た断面図である。
【図３】同静圧気体軸受スピンドルの要部の斜視図である。
【図４】同静圧気体軸受スピンドルの端面冷却溝等を示す断面図である。
【図５】（Ａ）は同静圧気体軸受スピンドルの外周面冷却溝を示す斜視図、（Ｂ）は同外周面冷却溝を別の角度から示す斜視図である。
【図６】同静圧気体軸受スピンドルの要部を拡大して示す断面図である。
【図７】同静圧気体軸受スピンドルの別の要部を拡大して示す断面図である。
【図８】この発明の他の実施形態に係る静圧気体軸受スピンドルを組み立てる段階の断面図である。
【図９】同静圧気体軸受スピンドルの要部を組み立てた段階の断面図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係る静圧気体軸受スピンドルを組み立てる段階の要部の断面図である。
【図１１】同静圧気体軸受スピンドルの要部を組み立てた段階の断面図である。
【図１２】この発明のさらに他の実施形態に係る静圧気体軸受スピンドルの要部の断面図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｆ）は、この発明のさらに他の実施形態に係る静圧気体軸受スピンドルの要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図７と共に説明する。
図１、図２に示すように、この実施形態に係る静圧気体軸受スピンドルは、主に、ハウジング１と、回転軸２と、静圧気体軸受３と、モータ４とを有し、ハウジング１内において、回転軸２を静圧気体軸受３により非接触で支持し、回転軸２の下方端に設けたモータ４によって回転軸２を回転駆動するものである。ハウジング１は、上端にフランジ５が設けられた略円筒状のハウジング本体１Ａと、このハウジング本体１Ａのフランジ５の上端面に、スペーサ６を介して固定されたハウジング本体１Ｂと、ハウジング本体１Ａの下端面にスペーサ７を介して固定されたモータカバー８と、エンコーダカバー９とを有する。ハウジング本体１Ａは、このハウジング本体１Ａの内周部を構成する軸受スリーブ１Ａａを含み、ハウジング本体１Ｂは、このハウジング本体１Ｂの下端側の内周部を構成する軸受スリーブ１Ｂａを含む。
【００１９】
軸受について説明する。
図１に示すように、静圧気体軸受３は、ラジアル軸受１０とスラスト軸受１１とで構成される。ラジアル軸受１０は軸受スリーブ１Ａａに設けられ、スラスト軸受１１は、軸受スリーブ１Ｂａおよび軸受スリーブ１Ａａの上端のフランジ部１２に設けられている。ラジアル軸受１０は、軸受スリーブ１Ａａと回転軸２の外周面との間の半径方向の軸受隙間に、軸受スリーブ１Ａａ内のノズル１３から圧縮空気を噴出する。スラスト軸受１１は、軸受スリーブ１Ｂａと回転軸２のフランジ上面２ａとの間の軸方向の軸受隙間に、軸受スリーブ１Ｂａ内のノズル１３から圧縮空気を噴出する。これと共に、軸受スリーブ１Ａａのフランジ部１２と回転軸２のフランジ下面２ｂとの間の軸方向の軸受隙間に、軸受スリーブ１Ａａ内のノズル１３から圧縮空気を噴出することで、各軸受隙間の静圧によって、静圧気体軸受３は非接触で回転軸２を支持する。
【００２０】
圧縮空気の給排構造について説明する。
図１に示すように、ハウジング本体１Ａのフランジ５には、軸受スリーブ１Ａａ側、軸受スリーブ１Ｂａ側に分岐する軸受空気供給通路１４，１５が形成され、この軸受空気供給通路１４，１５が、図示外の圧縮空気供給源に配管接続されている。一方の軸受空気供給通路１４は、軸受スリーブ１Ａａに形成された空気路１６に連通され、この空気路１６が複数のノズル１３にそれぞれ連通している。他方の軸受空気供給経路１５は、順次、スペーサ６に形成された空気路１７、ハウジング本体１Ｂに形成された空気路１８を介して、軸受スリーブ１Ｂａに形成された空気路１９に連通され、この空気路１９がノズル１３に連通している。
【００２１】
回転軸２の外周面に環状溝２０が形成され、この環状溝２０に対向する軸受スリーブ１Ａａの内周面に、環状溝２１が形成されている。互いに対向するこれら環状溝２０，２１は、前記半径方向の軸受隙間に噴出された圧縮空気、および軸受スリーブ１Ａａと回転軸２のフランジ下面２ｂとの間の軸方向の軸受隙間に噴出された圧縮空気を排出するために形成されている。また、環状溝２０，２１は、回転軸２における一方のノズル１３と他方のノズル１３との中間付近に配設されている。スリーブ１Ａａに、前記環状溝２０，２１に連通する空気路２２が形成され、ハウジング本体１Ａのフランジ５に、同空気路２２に連通する排気通路２３が形成されている。
【００２２】
軸受スリーブ１Ｂａの内周面と、回転軸２における上端の小径端部２ｃの外周面との間には、環状溝２４が形成され、この環状溝２４は、軸受スリーブ１Ｂａと回転軸２のフランジ上面２ａとの間の軸方向の軸受隙間に噴出された圧縮空気を排出するために形成されている。回転軸２のフランジ２５に、前記環状溝２４に連通する空気路２６が形成され、スペーサ６に同空気路２６に連通する排気通路２７が形成されている。排気通路２３，２７は、図示外の管路に配管接続されている。なお、ハウジング本体１Ｂの内周面には、同内周面と回転軸２の小径端部２ｃの外周面との間を密封するシール機構２８が設けられている。このシール機構２８により、フランジ上面２ａとの軸受隙間に噴出された圧縮空気が、真空室２９内の真空チャンバ３０に漏れることなく、順次、環状溝２４、空気路２６、排気通路２７を介して排気されるようになっている。
【００２３】
モータ、エンコーダ等について説明する。
モータ４は、回転軸２の下端に設けられた永久磁石から成るロータ４ａと、モータカバー８における前記ロータ４ａに対向する位置に設けられたステータ４ｂとで構成された同期型ＡＣモータとされている。ステータ４ｂは、コイルとコアとで構成され、またはコイルのみで構成される。
エンコーダ３１はロータリーエンコーダから成り、このロータリーエンコーダのパルス円板３１ａは、回転軸２の最下端に設けられている。パルス円板３１ａに対面する図示外の検出ヘッドは、エンコーダカバー９に設けられている。このロータリーエンコーダの出力信号は、回転軸２の回転制御用に使用される。
【００２４】
冷却構造について説明する。
図２に示すように、ハウジング本体１Ａの表面つまり外周面と、このハウジング本体１Ａの外周面に重ねられる閉塞部材３２とで冷却液が循環する流路３３を形成している。また、ハウジング本体１Ｂの表面つまり上端面と、このハウジング本体１Ｂの上端面に重ねられる閉塞部材３４とで冷却液が循環する流路３５を形成している。
【００２５】
図２および図４に示すように、ハウジング本体１Ａの外周面には、複数段（この例では３段）の円周溝３６が軸方向一定間隔おきに形成され、各円周溝３６は連通路３７で接続されている。すなわち図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、複数段ある円周溝３６を、各段交互に１８０度または１８０度に近い角度でずらして設けた連通路３７，３７により連通している。このように連通することで、流路３３は、複数周にわたる１本の連続したものとなる。これら円周溝３６は、例えば旋削等により容易に加工し得る。ハウジング本体１Ａの外周面に、複数段の円周溝３６を塞ぐ円筒状の閉塞部材３２が圧入嵌合されて設けられている。ハウジング本体１Ａの外周面に形成された複数段の円周溝３６と、これら円周溝３６を塞ぐ閉塞部材３２とで、前記流路３３を形成している。
【００２６】
図２に示すように、閉塞部材３２は、ハウジング本体１Ａおよび閉塞部材３２により形成される流路３３の下部から冷却液を供給する冷却液供給通路３８を有する。つまりこの閉塞部材３２の冷却液供給通路３８は、最下段の円周溝３６に連通し、且つ、同閉塞部材３２の外周側に貫通するように形成される。この閉塞部材３２の冷却液供給通路３８に、図示外の冷却液供給源が配管接続されている。
さらに閉塞部材３２は、前記流路３３の上部から流路３３内の冷却液を排出する冷却液排出通路３９を有する。つまりこの閉塞部材３２の冷却液排出通路３９は、最上段の円周溝３６に連通し、且つ、同閉塞部材３２の外周側に貫通するように形成される。この閉塞部材３２の冷却液排出通路３９に図示外の管路が配管接続され、冷却に供された冷却液がタンク等（図示せず）に戻される。
【００２７】
図２および図３に示すように、ハウジング本体１Ｂの上端面には、同心状に配設される複数（この例では３周分）の円周溝４０が径方向一定間隔おきに形成され、各円周溝４０は連通路４１で接続されている。すなわち図３に示すように、複数設けられる円周溝４０を、各周交互に１８０度または１８０度に近い角度でずらして設けた連通路４１，４１により連通している。このように連通することで、流路３５は、複数周にわたる１本の連続したものとなる。これら円周溝４０を例えば旋削等により容易に加工し得る。ハウジング本体１Ｂの上端面に、複数の円周溝４０を塞ぐ環状の閉塞部材３４が嵌め込まれて設けられている。なお閉塞部材３２，３４は「ウォータジャケット」とも称される。ハウジング本体１Ｂの上端面に形成された複数の円周溝４０と、これら円周溝４０を塞ぐ閉塞部材３４とで、前記流路３５を形成している。
【００２８】
ハウジング本体１Ａのフランジ５には、ハウジング本体１Ｂおよび閉塞部材３４により形成される流路３５に冷却液を供給する冷却液供給通路４３が形成されている。ただし、この冷却液供給通路４３は、前述の軸受空気供給通路１４，１５と干渉しないように、同軸受空気供給通路１４，１５とは異なる位相位置に配設されている。後述する冷却液排出通路４４も、他の通路と干渉しない位相位置に配設されている。冷却液供給通路４３に前記冷却液供給源が配管接続されている。このフランジ５の冷却液供給通路４３は、スペーサ６に形成された通路４５を介して、ハウジング本体１Ｂに形成された通路４６に連通され、この通路４６が最内周側の円周溝４０に連通している。
【００２９】
ハウジング本体１Ａのフランジ５には、前記流路３５内の冷却液を排出する冷却液排出通路４４が形成されている。このフランジ５の冷却液排出通路４４は、スペーサ６に形成された通路４７を介して、ハウジング本体１Ｂに形成された通路４８に連通され、この通路４８が最外周側の円周溝４０に連通している。フランジ５の冷却液排出通路４４に図示外の管路が配管接続され、冷却に供された冷却液が前記タンク等に戻される。
【００３０】
シール部材について説明する。
図１および図６に示すように、閉塞部材３２には、シール部材４２ａ，４２ｂが設けられている。シール部材４２ａ，４２ｂは、閉塞部材３２とハウジング本体１Ａの重なり面４９に介在して流路３３を外部から密封する環状の弾性体から成る。この環状の弾性体として、この例ではＯリングが用いられる。このシール部材４２ａ，４２ｂを、前記流路３３に対して内外に並ぶ２重構造にして設けている。閉塞部材３２の内周面における下部（軸方向下端部）に、２つの環状溝３２ａ，３２ａが所定間隔をあけて形成されると共に、この閉塞部材３２の内周面における上部にも、２つの環状溝３２ａ，３２ａが所定間隔をあけて形成されている。上部の環状溝３２ａ，３２ａは、最上段の円周溝３６よりも上方に配設されるうえ、下部の環状溝３２ａ，３２ａは、最下段の円周溝３６よりも下方に配設される。各環状溝３２ａにそれぞれシール部材４２ａ，４２ｂが嵌め込まれた閉塞部材３２を、ハウジング本体１Ａの外周面に圧入嵌合することで、流路３３の密封性が確保されるようになっている。
【００３１】
流路３３に対して内外に並ぶ２重のシール部材４２ａ，４２ｂは、互いに材質の異なるものとしている。流路３３に対し内部側（冷却液側）のシール部材４２ａは、冷却液に侵されない材質、具体的には、例えばニトリルゴムから成るものとし、流路３３に対し外部側すなわち高真空側のシール部材４２ｂは、ニトリルゴムよりもアウトガスの発生が少ない材質、具体的には、例えばフッ素ゴムから成るものとしている。これにより、外部の高真空環境、冷却液側双方への悪影響を防止しつつ確実なシールを実現することができる。
【００３２】
図７に示すように、閉塞部材３４には、シール部材５０ａ，５０ｂが設けられている。シール部材５０ａ，５０ｂは、閉塞部材３４とハウジング本体１Ｂとの重なり面５１に介在して流路３５を外部から密封するＯリングから成る。このシール部材５０ａ，５０ｂを、前記流路３５に対して内外に並ぶ２重構造にして設けている。閉塞部材３４の内周面に、２つの環状溝３４ａ，３４ａが所定間隔をあけて形成されると共に、閉塞部材３４の外周面に、２つの環状溝３４ａ，３４ａが所定間隔をあけて形成されている。各環状溝３４ａにそれぞれシール部材５０ａ，５０ｂが嵌め込まれた閉塞部材３４を、ハウジング本体１Ｂの上端面に嵌め込むことで、流路３５の密封性が確保されるようになっている。
流路３５に対して内外に並ぶ２重のシール部材５０ａ，５０ｂも、前記と同様に、互いに材質の異なるものとしている。すなわち、流路３５に対する内部側のシール部材５０ａは、冷却液に侵されない材質、具体的には、例えばニトリルゴムから成るものとし、流路３５に対する外部側すなわち高真空側のシール部材５０ｂは、ニトリルゴムよりもアウトガスの発生が少ない材質、具体的には、例えばフッ素ゴムから成るものとしている。これにより、外部の高真空環境、冷却液側双方への悪影響を防止しつつ確実なシールを実現することができる。
【００３３】
以上説明した静圧気体軸受スピンドルによると、流路３３，３５に冷却液が供給され、モータ４や静圧気体軸受３で発生した熱を冷却する。シール部材４２ａ，４２ｂおよびシール部材５０ａ，５０ｂは、流路を、例えば高真空に保たれた外部から隔てる。シール部材４２ａ，４２ｂ、（５０ａ，５０ｂ）を、それぞれ流路３３、（３５）に対して内外に並ぶ２重構造にして設け、２重のシール部材４２ａ，４２ｂ、（５０ａ，５０ｂ）は、互いに材質の異なるものとしている。流路３３、（３５）に対し内部側（冷却液側）のシール部材４２ａ、（５０ａ）は、冷却液に侵されない材質から成るものとし、流路３３、（３５）に対し外部側すなわち高真空側のシール部材４２ｂ、（５０ｂ）は、アウトガスの発生が少ない材質から成るものとしたことにより、外部の高真空環境、冷却液側双方への悪影響を防止しつつ確実なシールを実現することができる。
したがって、モータ４や静圧気体軸受３で発生した熱は、流路３３、３５を循環する冷却液によって冷却され、回転軸２への熱伝導を抑制することができる。ディスク原盤製造装置にこの静圧気体軸受スピンドルを使用する場合、熱が回転軸２を介してディスク原盤に伝わらないようにし得るため、レジストの反応速度の不安定化や反応むらを未然に防止することが可能となる。熱による回転軸２の熱膨張を抑え、ビーム照射部と原盤表面との相対的な位置決め精度を高精度に維持することができるため、ディスク原盤に情報を高精度に記録することができる。
【００３４】
流路３３、（３５）における複数の円周溝３６、（４０）を、各周交互に円周方向に例えば、１８０度または１８０度に近い角度でずらして設けた連通路３７、（４１）により連通しているため、供給された冷却液が各周毎に円周方向に沿って進み、各円周溝３６、（４０）の全周に行き渡り易くなる。したがって、冷却効率を高めることができる。
閉塞部材３２は、ハウジング本体１Ａおよび閉塞部材３２により形成される流路３３の下部から冷却液を供給する冷却液供給通路３８を有し、且つ、流路３３の上部から流路３３内の冷却液を排出する冷却液排出通路３９を有する。このため、冷却液を所定圧力で流路３３の下部にある冷却液供給通路３８から供給することで、冷却液が重力の作用で流路３３に沿ってむらなく万遍なく行き渡るようになる。したがって、冷却効率を高めることができる。
【００３５】
以下、本発明の他の実施形態について図８〜図１３と共に説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３６】
図１のハウジング本体１Ａに円周溝３６を形成する形態に代えて、図８および図９に示すように、複数の円周溝３６を閉塞部材３２に設けても良い。図８は、この発明の他の実施形態に係る静圧気体軸受スピンドルを組み立てる段階の断面図、図９は、同静圧気体軸受スピンドルの要部を組み立てた段階の断面図である。すなわち、閉塞部材３２の内周面に複数段の円周溝３６を設け、この閉塞部材３２の内周面をハウジング本体１Ａの外周面に重ねてこれら円周溝３６を塞ぐことで、流路３３を形成する。複数ある円周溝３６を、各周毎交互に１８０度または１８０度に近い角度でずらして設けた連通路３７により連通している。したがって、供給された冷却液が各周毎に円周方向に沿って進み、各円周溝３６の全周に行き渡り易くなる。
【００３７】
また、図１のハウジング本体１Ｂに円周溝４０を形成する形態に代えて、図１０および図１１に示すように、複数の円周溝４０を閉塞部材３４に設けても良い。図１０は、この発明のさらに他の実施形態に係る静圧気体軸受スピンドルを組み立てる段階の要部の断面図、図１１は、同静圧気体軸受スピンドルの要部を組み立てた段階の断面図である。すなわち、閉塞部材３４の内面に複数の円周溝４０を設け、この閉塞部材３４の内面をハウジング本体１Ｂの上端面に重ねてこれら円周溝４０を塞ぐことで、流路３５を形成している。この場合も、複数ある円周溝４０を、各周毎交互に１８０度または１８０度に近い角度でずらして設けた連通路４１により連通している。したがって、供給された冷却液が各周毎に円周方向に沿って進み、各円周溝４０の全周に行き渡り易くなる。
これらの構成によると、閉塞部材３２および閉塞部材３４のいずれか一方または両方を変更することで、流路を容易に設計変更し得る。したがって、冷却効率をより高め得る流路を低コストで設けることが可能となる。
【００３８】
図１２に示すように、第１の実施形態における流路３３、３５の円周溝３６、４０の底部に、複数の孔５２を形成し、流路３５の円周溝４０の底部に、複数の孔５２を形成しても良い。流路３５の各孔５２は、いずれもラジアル軸受近傍に達する、換言すれば、軸受スリーブ１Ａａ付近まで延びる、非貫通孔とされている。流路３５の各孔５２は、いずれもスラスト軸受近傍に達する、換言すれば、軸受スリーブ１Ｂａ付近まで延びる、非貫通孔とされている。
円周溝３６、４０は、熱の発生源であるラジアル軸受１０、スラスト軸受１１にできるだけ近付けることが望ましいが、ハウジング本体１Ａ、１Ｂには冷却用の流路以外の管路が通っていたり、円周溝３６、４０を軸受に近付けることにより、ハウジング本体１Ａ、１Ｂの肉厚が薄くなり、強度に悪影響を及ぼしてしまうため、適度な距離が必要になる。そこで、図１２に示すように、円周溝３６、４０の底部に、軸受近傍に達する複数の孔５２を設ける。これにより、冷却用の流路以外の管路を避けながら、また、ハウジング本体の強度を損なうことなく、冷却液をラジアル軸受近傍、スラスト軸受近傍に導き、冷却効率をさらに高めることができる。
【００３９】
図１３（Ａ）に示すように、流路３５の各孔５２に雌ねじ加工を施しても良い。この流路３５の雌ねじ加工に代えて、またはこの雌ねじ加工と共に、流路３３の各孔５２に雌ねじ加工を施しても良い。この場合、冷却液を孔５２の雌ねじ部５２ａまで導くことができる。このため冷却液との接触面積が増し、冷却効率をより高めることができる。
図１３（Ｂ）に示すように、円周溝４０の底部に複数の孔５２を形成し、これら孔５２の少なくともいずれか１つに、例えば、銅等の熱伝導率の高い材質からなる冷却用ピン５３を埋め込んでも良い。このような冷却用ピン５３を孔５２に埋め込むことで、冷却効率を高めながら、冷却液が孔５２に溜まるいわゆる冷却液溜まりを無くすように改善できると共に、ハウジング本体１Ｂの強度の補強も兼ねることができる。冷却液溜まりを無くすことで、冷却液を流路３５に沿って円滑に循環させることができる。
【００４０】
図１３（Ｃ）に示すように、各孔５２の少なくともいずれか１つの雌ねじ部５２ａに、雄ねじから成る冷却用ねじピン５４を螺合しても良い。この場合、雌ねじ部５２ａと、冷却用ねじピン５４の雄ねじ部との接触面積が増し、冷却効率をより高めることができる。
図１３（Ｄ）に示すように、各円周溝４０の底部に、さらに複数段の冷却用の細溝５５を設けても良い。これら細溝５５により冷却液との接触面積が増し、冷却効率を高めることができる。
図１３（Ｅ）に示すように、前記細溝５５、孔５２、雌ねじ部５２ａを選択的に組み合わせて設けても良いし、図１３（Ｆ）に示すように、前記細溝５５、孔５２、雌ねじ部５２ａ、冷却用ねじピン５４を選択的に組み合わせて設けても良い。これらの場合にも、冷却液との接触面積が増し、冷却効率をより高めることができる。
図２では、冷却液供給通路および冷却液排出通路を、閉塞部材に設けたが、これら冷却液供給通路および冷却液排出通路のいずれか一方または両方をハウジング本体に設けても良い。
各実施形態の流路の円周溝に代えて、螺旋溝にしても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１…ハウジング
１Ａ，１Ｂ…ハウジング本体
２…回転軸
３…静圧気体軸受
４…モータ
１０…ラジアル軸受
１１…スラスト軸受
３２，３４…閉塞部材
３３，３５…流路
３６，４０…円周溝
３７，４１…連通路
３８…冷却液供給通路
３９…冷却液排出通路
４２ａ，４２ｂ，５０ａ，５０ｂ…シール部材
５２…孔
５２ａ…雌ねじ部
５３…冷却用ピン
５４…冷却用ねじピン
５５…細溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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